一种油田油气水集输系统及方法 |
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| 申请号 | CN202211271085.8 | 申请日 | 2022-10-17 | 公开(公告)号 | CN117903839A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 中国石油化工股份有限公司; 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院; | 发明人 | 陈从磊; 李伟; 郑友林; 李玉凤; 邱伟伟; 党伟; 王炳人; 崔悦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于油气集输技术领域，具体地，涉及一种油田油气 水 集输系统及方法。油田油气水集输系统包括生产管汇和输送 泵 ，在所述输送泵的下游连接一体化预分水装置，在所述一体化预分水装置的下游设置多个并联支路，其中一条支路就地回注，其余多个支路分别连接 天然气 高效脱水装置、 原油 达标处理装置和采出水一体化处理装置。本发明通过采用一体化预分水装置、天然气高效脱水装置、原油达标处理装置、采出水一体化处理装置，提高了分离效率，减少了分离设备的数量，简化并缩短了流程。此外，更重要的是可以减少采出水的输送和加热量，大幅降低了 能量 消耗，满足节能减排的需求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种油田油气水集输系统，包括生产管汇(1)和输送泵(2)，其特征在于，在所述输送泵的下游连接一体化预分水装置(3)，在所述一体化预分水装置(3)的下游设置多个并联支路，其中一条支路就地回注，其余多个支路分别连接天然气高效脱水装置(4)、原油达标处理装置(5)和采出水一体化处理装置(6)，所述原油达标处理装置(5)包括原油高效脱水设备(51)和设置在所述原油高效脱水设备(51)下游的电脱水器(52)，其中，所述原油高效脱水设备包括空心的圆柱状外壳，在所述外壳内部密封式设置有分离室，在所述分离室内设置有至少一个水力旋流器，所述水力旋流器包括进液口，所述进液口与所述分离室连通，在所述外壳上设置有进液管，所述进液管与所述分离室连通，所述原油高效脱水设备还包括： |
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| 说明书全文 | 一种油田油气水集输系统及方法技术领域[0001] 本发明属于油气集输技术领域，具体地，涉及一种油田油气水集输系统以及一种油田油气水集输方法。 背景技术[0002] 我国大多数油田已进入高含水甚至特高含水开发期，油井产出液含水达到90％以上，油井采出液的高含水率增加了传统集输处理工艺流程中加热升温的燃料消耗和采出水往返输送的动力消耗。对于高含水开发期油田，现有的集输处理能力无法满足提液需求。目前联合站普遍采用的“常规三相分离+热化学沉降脱水”工艺所需设备逐级增加，工艺流程变长，占地面积增大，系统效率降低，集输系统的能耗长期居高不下。因此，迫切需要缩短处理流程，简化集输工艺，提高脱水效率，降低能耗，提升老油田的开发效益。 发明内容[0003] 针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种油田油气水集输系统，其能够提高处理效率，缩短处理流程，降低能耗。 [0004] 本发明还提出了一种油田油气水集输方法，该系统能够提高处理效率，缩短处理流程，降低能耗。 [0005] 根据本发明，提供了一种油田油气水集输系统，包括生产管汇和输送泵，在所述输送泵的下游连接一体化预分水装置，在所述一体化预分水装置的下游设置多个并联支路，其中一条支路就地回注，其余多个支路分别连接天然气高效脱水装置、原油达标处理装置和采出水一体化处理装置，所述原油达标处理装置包括原油高效脱水设备和设置在所述原油高效脱水设备下游的电脱水器，其中， [0006] 所述原油高效脱水设备包括空心的圆柱状外壳，在所述外壳内部密封式设置有分离室，在所述分离室内设置有至少一个水力旋流器，所述水力旋流器包括进液口，所述进液口与所述分离室连通，在所述外壳上设置有进液管，所述进液管与所述分离室连通，所述原油高效脱水设备还包括： [0007] 设置在所述分离室内的聚结破乳单元，其位于所述进液管和所述进液口之间，用于对进入所述水力旋流器之前的原油进行聚结破乳。 [0008] 在一个具体的实施例中，所述水力旋流器包括大锥度段和小锥度段，所述聚结破乳单元设置在所述小锥度段， [0009] 所述聚结破乳单元包括： [0010] 第一绝缘隔板； [0011] 设置在所述第一绝缘隔板下方的第二绝缘隔板；以及 [0013] 在一个具体的实施例中，在所述外壳的内部，从上到下依次径向密封式设置有上部挡板和下部挡板，在所述上部挡板的上方形成出油室，在所述上部挡板和所述下部挡板之间形成所述分离室，在所述下部挡板下方形成出水室；其中，所述上部挡板和所述下部挡板为绝缘材料制成。 [0014] 在一个具体的实施例中，在所述第二绝缘隔板与所述下部挡板之间形成进口缓冲室，所述进液管与所述进口缓冲室连通，在所述第一绝缘隔板与所述上部挡板之间形成出口缓冲室，所述出口缓冲室与所述进液口连通。 [0015] 在一个具体的实施例中，所述天然气高效脱水装置的下游设置至少两个支路，其中一个支路连接所述原油达标处理装置，另一个支路连接闭式系统。 [0017] 在一个具体的实施例中，所述采出水一体化处理装置的下游设置至少两个支路，其中一个支路连接所述原油达标处理装置，另一个支路连接回注系统。 [0018] 在一个具体的实施例中，所述原油高效脱水设备分别与所述一体化预分水装置、天然气高效脱水装置和采出水一体化处理装置连接。 [0019] 在一个具体的实施例中，所述电脱水器的下游设置至少两条支路，其中一条支路连接所述净化油罐，另一条支路连接所述采出水一体化处理装置。 [0020] 本发明还提供一种油田油气水集输方法，使用根据本发明提供的油气水集输系统，包括步骤如下： [0021] S1、将井口来液中的油、气、水通过一体化预分水装置进行初步分离； [0022] S2、将步骤S1中分离出的油通过原油达标处理装置进行处理，将步骤S1中分离出的气通过天然气高效脱水装置进行处理，将步骤S1中分离出的水就地回注或通过采出水一体化处理装置进行处理。 [0024] 本发明通过采用一体化预分水装置、天然气高效脱水装置、原油达标处理装置、采出水一体化处理装置，提高了分离效率，减少了分离设备的数量，简化并缩短了流程。此外，更重要的是可以减少采出水的输送和加热量，大幅降低了能量消耗，满足节能减排的需求。附图说明 [0025] 下面将参照附图对本发明进行说明。 [0026] 图1显示了根据本发明的油田油气水集输系统的一种实施例的示意图； [0027] 图2显示了根据本发明的原油高效脱水设备的结构示意图。 [0028] 图中：1、生产管汇；2、输送泵；3、一体化预分水装置；4、天然气高效脱水装置；5、原油达标处理装置；51、原油高效脱水设备；52、电脱水器；6、采出水一体化处理装置；7、净化油罐；8、闭式系统；9、回注系统；5‑1、进液管；5‑2、聚结破乳单元；5‑3、水力旋流器；5‑30、外壳；5‑31、分离室；5‑32、进液口；5‑30、外壳；5‑31、分离室；5‑32、进液口；5‑4、出油室；5‑5、出水室；5‑6、电极棒；5‑71、第一绝缘隔板；5‑72、第二绝缘隔板；5‑8、下部挡板；5‑9、出油管；5‑10、水处理单元；5‑12、起旋器；5‑121、起旋部；5‑122、出油部；5‑13、小锥度段；5‑14、上部挡板；5‑15、筒体；5‑16、排水阀；5‑17、排油阀；5‑18、油处理单元；5‑19、进口缓冲室；5‑20、电场聚结室；5‑21、出口缓冲室；100、油田油气水集输系统。 [0029] 在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。 具体实施方式[0030] 下面通过附图来对本发明进行介绍。 [0031] 需要说明的是，在本申请中，将根据本发明的井口来液的流动方向描述为“上游”、“下游”或类似用语。 [0032] 图1显示了根据本发明的油田油气水集输系统100的一种实施例的示意图。 [0033] 如图1所示，油田油气水集输系统100包括生产管汇1、输送泵2、一体化预分水装置3、天然气高效脱水装置4、原油达标处理装置5、采出水一体化处理装置6、净化油罐7、闭式系统8和回注系统9。其中，生产管汇1用于连接输送井口来液，输送泵2设置在生产管汇1的下游，用于泵送井口来液。一体化预分水装置3通过管线连接在输送泵2的下游，输送泵2将井口来液泵送至一体化预分水装置3，对井口来液进行初步的处理，将井口来液中的油、水、气初步分离。 [0034] 根据本发明，在一体化预分水装置3的下游分出四条支路，其中三条支路分别连接天然气高效脱水装置4、原油达标处理装置5和采出水一体化处理装置6，一体化预分水装置3初步分离出的气、油、水分别进入天然气高效脱水装置4、原油达标处理装置5和采出水一体化处理装置6进行处理，其中，一体化预分水装置3初步分离出的水也能够通过在一体化预分水装置3的剩余的一条支路就地回注。 [0035] 根据本发明，原油达标处理装置5包括原油高效脱水设备51和设置在原油高效脱水设备51下游的电脱水器52。原油高效脱水设备51和电脱水器52处理后产生的水能够通过排入采出水一体化处理装置6，电脱水器52的下游连接净化油罐7，在净化油罐7中，易挥发的轻烃组分挥发后经外输管道外输。天然气高效脱水装置4的下游设置至少两个支路，其中一个支路连接闭式系统，用于天然气的收集；另一个支路连接原油高效脱水设备51。采出水一体化处理装置6的下游设置有至少两个支路，其中一个支路连接回注系统9；另一个支路连接原油高效脱水设备51。 [0036] 容易理解，闭式系统8、净化油罐7、回注系统9的具体结构均为现有技术，在此不再赘述。 [0037] 在本发明的一个实施例中，提供了一种原油高效脱水设备51。 [0038] 如图2所示，原油高效脱水设备51包括外壳5‑30，外壳5‑30整体上形成为空心圆柱状结构。在外壳5‑30的上端设置有出油管5‑9，在外壳5‑30的下端设置有出水管5‑11。在一优选的实施例中，外壳5‑30的上下两端均设置成半球面。通过这种设置，使外壳的上下两端分别出油或者出水时更加顺畅，减小阻力。 [0039] 在本实施例中，在外壳5‑30的内部从上到下依次沿径向方向密封式设置有上部挡板5‑14和下部挡板5‑8。上部挡板5‑14的上方与外壳5‑30共同形成出油室5‑4，上部挡板5‑14和下部挡板5‑8之间与外壳5‑30共同形成分离室5‑31，下部挡板5‑8的下放与外壳5‑30共同形成出水室5‑5。 [0040] 在分离室5‑31的内部设置有至少一个水力旋流器5‑3。在本实施例中，仅以一个水力旋流器做出说明。水力旋流器5‑3包括具有一定锥度的筒体5‑15和同轴式设置在筒体5‑15内部的起旋器5‑12。筒体5‑15的中心轴线与外壳5‑30的中心轴线平行，筒体5‑15的设置有起旋器5‑12的一端与上部挡板5‑14之间留有间隙，形成进液口5‑32。筒体5‑15的另一端穿过下部挡板5‑8，并与出水室5‑5连通。起旋器5‑12包括出油部5‑122和起旋部5‑121，出油部5‑122与上部挡板5‑14固定连接，并且，出油部5‑122内沿其中心轴线的方向贯穿设置有通孔，该通孔与出油室5‑4连通。这样，原油可以通过进液口5‑32进入水力旋流器5‑3。然后，在起旋器5‑12的作用下，原油产生切向速度分量，获得分离动力，在筒体5‑15的内部形成连续涡流。在长时间的稳定旋转流动作用下，在筒体5‑15内形成中间低压、四周高压的原油分布，从而使油相和水相快速分离。其中，原油中密度较大的水相部分沿筒体5‑15的锥面筒壁迁移，流向出水室5‑5。原油中密度较低的油相从中间的出油部5‑122流向出油室5‑4。 [0041] 在一优选的实施例中，起旋器5‑12的起旋部5‑121为直螺旋叶片、倾斜板叶片或者弧形叶片中任意形态。 [0043] 在本实施例中，外壳5‑30上设置有进液管5‑1。进液管5‑1与分离室5‑31连通，并且进液管5‑1与分离室5‑31的连通的位置靠近下部挡板5‑8。分离室5‑31内部还设置有聚结破乳单元5‑2，其位于在进液管5‑1和进液口5‑32之间。这样，当原油从进液管5‑1进入外壳之后，会先经过聚结破乳单元5‑2，之后再进入水力旋流器5‑3。聚结破乳单元5‑2对原油进行聚结破乳之后，使原油中的水滴粒径显著增大。通过这样设置，当原油进入水力旋流器5‑3后，原油中的油相和水相更容易分开，提高离心分离的效率。 [0044] 在本实施例中，聚结破乳单元5‑2包括第一绝缘隔板5‑71、第二绝缘隔板5‑72以及电极棒5‑6。容易理解，电极棒5‑6的表面包覆有绝缘材料。通过电极棒5‑6产生的高频高压电场，一方面，可以脱出原油中的乳化水。另一方面，使原油中的水滴粒径增大，使原油中的油相和水相更易分离，增加沉降分离的速度。并且，外壳5‑30、上部挡板5‑14、下部挡板5‑8以及水力旋流器5‑3的筒体5‑15均为绝缘材料制成，或者与原油的接触的一面密封式包覆有绝缘材料。通过这种设置，能够防止发生漏电事故，提高安全性。 [0045] 在一优选的实施例中，通过控制聚结破乳单元5‑2产生的电场的频率以及电压的大小，结合进入进液管的原油的流动方向以及流动速度，可以实现聚结破乳单元5‑2在外壳5‑30内部有限的空间内完成聚结破乳的效果。 [0046] 在一优选的实施例中，第二绝缘隔板5‑72与外壳5‑30固定连接。第二绝缘隔板5‑72与水力旋流器5‑3的筒体5‑15之间存在间隙，便于原油经过。第一绝缘隔板5‑71位于第二绝缘隔板5‑72上方，并且，第一绝缘隔板5‑71与外壳5‑30固定连接。第一绝缘隔板5‑71与水力旋流器5‑3的筒体5‑15之间也存在间隙，便于原油经过。第一绝缘隔板5‑71与第二绝缘隔板5‑72之间形成电场聚结室5‑20，电极棒5‑6沿轴向方向设置在第一绝缘隔板5‑71和第二绝缘隔板5‑72之间。 [0047] 在一优选的实施例中，聚结破乳单元5‑2为一环状结构。具体的，第一绝缘隔板5‑71为一圆环，第一绝缘隔板5‑71的圆环的外边缘与外壳5‑30固定连接。第二绝缘隔板5‑72为一圆环，第二绝缘隔板5‑72的圆环的外边缘与外壳5‑30固定连接。第一绝缘隔板5‑71和第二绝缘隔板5‑72与筒体5‑15之间存在空隙。通过这种设置，一方面，可以使结构更加紧凑，在有限的空间内，将聚结破乳单元5‑2的性能高效发挥。另一方面，第二绝缘隔板5‑72与下部挡板5‑8之间形成进口缓冲室5‑19。原油从进液管5‑1进入外壳5‑30之后，首先经过进口缓冲室5‑19。如图1所示，原油从进口缓冲室5‑19进入，与筒体5‑15发生碰撞，然后从第二绝缘隔板与筒体5‑15之间的间隙流入聚结破乳单元5‑2。通过这种方式，能够消除原油的湍动，使其均匀地进入聚结破乳单元。 [0048] 在一优选的实施例中，第一绝缘隔板5‑71与上部挡板5‑14之间形成出口缓冲室5‑21。原油经过聚结破乳单元5‑2之后，进入出口缓冲室5‑21。如图1所示，原油进入出口缓冲室5‑21后，与上部挡板5‑14发生碰撞，随后通过进液口5‑32进入水力旋流器5‑3内。通过这种方式，使原油形成稳定匀速的平推流，均匀进入水力旋流器5‑3内。 [0049] 在一实施例中，筒体5‑15沿其中心轴线的方向，从上到下依次分为大直线段、大锥度段、小锥度段5‑13和小直线段，其中，筒体5‑15的大直线段和大锥度段参与构成出口缓冲室5‑21。由于小锥度段5‑13的长度较长，并且锥度较小，因此，聚结破乳单元5‑2设置在所述小锥度段5‑13的位置。通过这种设置，能够在有限的空间内使聚结破乳单元5‑2与水力旋流器一体化复合。并且，充分利用筒体5‑15的形状，使筒体5‑15的每个部分都能发挥相应的作用。 [0050] 在一实施例中，出油室5‑4内径向封闭式设置有油处理单元5‑18，并且，在油处理单元5‑18与上部挡板5‑14之间的外壳5‑30上连通有排水阀5‑16。经过水力旋流器处理后的原油分离出的油相中，仍然含有少量的水相。因此，当原油中的油相从水力旋流器5‑3中分离出来，流入出油室5‑4之后，再次经过油处理单元5‑18进行处理。原油中的油相经过油处理单元5‑18后，通过出油管5‑9排出。原油中的水相无法通过油处理单元5‑18，从而留在油处理单元5‑18和上部挡板5‑14之间，并定期通过排水阀5‑16排出。排出的流体可以重新从进液管5‑1进入外壳5‑30内部，再次进行聚结破乳、油水分离等一系列工作。 [0051] 在一优选的实施例中，油处理单元5‑18为斜板聚结分离的结构。 [0052] 在一实施例中，出水室5‑5内径向封闭式设置有水处理单元5‑10，并且，在水处理单元5‑10与下部挡板5‑8之间的外壳5‑30上连通有排油阀5‑17。经过水力旋流器处理后的原油分离出的水相中，仍然含有少量的油相。因此，当原油中的水相从水力旋流器5‑3中分离出来，流入出水室5‑5之后，再次经过水处理单元5‑10进行处理。原油中的水相经过水处理单元5‑10后，通过出水管5‑11排出。原油中的油相无法通过水处理单元5‑10，从而留在水处理单元5‑10和下部挡板5‑8之间，并定期通过排油阀5‑17排出。排出的流体可以重新从进液管5‑1进入外壳5‑30内部，进行聚结破乳、油水分离等一系列工作。经过水处理单元5‑10从出水管5‑11排出的水相中，含油量小于等于50mg/L，并且，悬浮物含量小于等于50mg/L。 [0053] 在一优选的实施例中，水处理单元5‑10利用聚结填料的方式进行水处理。 [0055] 根据本发明的实施例，基于高频高压电场聚结破乳和重力场沉降分离等多场一体协同作用，适用于复杂性原油采出液高效脱水，可用于集中输送系统的原油高效脱水。能够替代现有的以多级三相分离和电脱水器为主的沉降脱水工艺。通过本发明的实施例，能够缩短处理流程、提高脱水效率、降低系统能耗、提升效益。与现有的以多级三相分离和电脱水器为主的沉降脱水工艺相比，在同等的处理规模下，根据本发明的实施例占地减少50％，投资及运行成本至少降低了50％。 [0056] 在本发明的一个实施例中，提供了一种油田油气水集输方法，包括步骤如下： [0057] S1、将井口来液中的油、气、水通过一体化预分水装置3进行初步分离，分离出油、天然气以及其中30％～50％的水； [0058] S2、将步骤S1中分离出的油通过原油达标处理装置5进行处理，将步骤S1中分离出的气通过天然气高效脱水装置4进行处理，将步骤S1中分离出的水就地回注或通过采出水一体化处理装置6进行处理。 [0059] 在一个具体的实施例中，在步骤S2中，原油脱水达标处理5分离出的水送至采出水一体化处理装置6，分离出的原油输送至净化油罐7。具体地，天然气高效脱水装置4处理后的天然气进入闭式系统8，过程中的少量油水混合物进入原油高效脱水设备51进行再次处理。采出水一体化处理装置6处理后的水平均含油量和平均悬浮物含量均低于10mg/L，输送至回注系统9，过程中产生的少量油水混合物进入原油高效脱水设备51进行再次处理。步骤S1初步处理后的油相含水率在70％～80％，经过原油高效脱水设备51后的油水混合物中的含水量可降至最高30％，随后进入电脱水器52，通过电场破乳和沉降分离将油中含水降低至集输处理规范所要求的含水要求，然后将达标原油输送至净化油罐7。原油达标处理装置5在处理过程中产生的水相进入采出水一体化处理装置6进行处理。 [0060] 在本实施例中，一体化预分水装置3采用中国专利文献CN106186387A公开的分离设备；天然气高效脱水装置4采用中国专利文献CN111454758A公开的高效紧凑型管式天然气甘醇脱水系统；电脱水器52在现有的油水分离技术领域已经得到了广泛应用，本发明不再赘述；采出水一体化处理装置6采用中国专利文献CN111825265A公开的油田采出水回注处理方法所使用的设备。 [0061] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 [0062] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0063] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 [0064] 最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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